ALBERT

Description: Der glazial-isostatische Ausgleich in Island infolge des rezenten Abschmelzens der Vatnajökull-Eiskappe wird durch die Viskositätsverteilung im Erdinnern und durch die Details der Abschmelzgeschichte kontrolliert. Interpretationen der Ergebnisse von GPS- und Schweremeßkampagnen im Zeitintervall 1991–2000 bzw. 1992–1999 mit Hilfe lateral homogener Erdmodelle zur Bestimmung der Lithosphärenmächtigkeit, Asthenosphärenmächtigkeit und Asthenosphärenviskosität sind bislang nicht voll zufriedenstellend gewesen. Insbesondere nahe des Eisrandes war die Anpassung der berechneten Landhebung und Schwereänderung an die Beobachtungsdaten nur unzureichend, was mit der Nichtberücksichtigung des Island-Plumes in den lateral homogenen Erdmodellen zusammenhängen kann. In der vorliegenden Arbeit wird für die Modellierung der Landhebung und Schwereänderung ein Programmpaket verwendet, daß die Berechnung auflastinduzierter Störungen eines Maxwellviskoelastischen, inkompressiblen, selbstgravitierenden, sphärischen Erdmodells gestattet. Um das Vorhandensein des Plumes unter dem Vatnajökull zu simulieren, wird eine axialsymmetrische Viskositätsverteilung verwendet, wobei der Plumeradius und die Plumeviskosität freie Parameter sind. Basierend auf seismischen Ergebnissen wird über dem Plume eine 6 km mächtige Lithosphäre angenommen, die sich im peripheren Bereich des Plumes auf 35 km verdickt. Die Abschmelzgeschichte des Vatnajökulls beruht auf Interpretationen geomorphologischer und klimatologischer Untersuchungen und wird durch eine mit dem Plume koaxiale Last mit parabolischem Profil und zeitabhängigem Radius simuliert. Die Ergebnisse der Modellierung favorisieren einen Plumeradius von ~ 80 km und eine Plumeviskosität von (0.3–1.0) × 1018 Pa s.

Description: Die vorliegende Ausgabe des GFZ-Journals „System Erde“ soll einen Einblick in die am GFZ betriebene Forschung zur Seismologie geben.

Description: Film 5: "Pilotstandort Ketzin" (Länge 05:05) "Am Pilotstandort Ketzin in Brandenburg wird seit Juni 2008 erstmals in Deutschland CO2 in unterirdische Gesteinsschichten eingeleitet und gespeichert. ...". Das Überwachungsprogramm für den CO2-Speicher am Pilotstandort Ketzin zählt im internationalen Vergleich zu den modernsten und umfangreichsten. Zentral ist hierbei die Kombination verschiedener Überwachungsmethoden mit jeweils unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Auflösungsvermögen. Welche Methoden werden eingesetzt? Und welche Erkenntnisse gibt es bereits? Produktionsjahr: 2011-2012

Description: Film 4: "Speicherüberwachung und Prognose" (Länge 06:54) "Die geologische Speicherung von CO2 hat ein klares Ziel: Die Menge des vom Menschen erzeugten Treibhausgases CO2 zu reduzieren. ..." Hierfür bedarf es der genauen Überwachung eines CO2-Speichers, denn Sicherheit und Schutz von Mensch, Tier und Ökosystem stehen dabei an erster Stelle. Welche Überwachungsmethoden für CO2-Speicher stehen zur Verfügung? Produktionsjahr: 2010-2012

Description: Film 08 Beschreibung folgt. Produktionsjahr: 2010-2012

Description: Film 1: "Forschung für den Klimaschutz" (Länge 03:59) "Es steht außer Zweifel, dass der Mensch durch den Ausstoß von Treibhausgasen wie z.B. CO2 für die Klimaveränderungen auf der Erde mit verantwortlich ist. ..." Fakt ist, dass mit der Industrialisierung der CO2-Gehalt in der Atmosphäre weit über die Höchstwerte der vergangenen hunderttausende von Jahren stieg. Warum ist die geologische CO2-Speicherung neben dem Senken des Energieverbrauchs, dem Ausbau erneuerbarer Energien und der effizienteren Nutzung der Energie eine der Möglichkeiten, der weiteren Anreicherung von CO2 in der Atmosphäre entgegen zu wirken? Produktionsjahr: 2010-2012

Description: Film 2: "Geologische Voraussetzungen und Kapazitäten" (Länge 06:00) "Poröse Gesteinsschichten mit guter Durchlässigkeit sind in Deutschland, aber auch weltweit, die wichtigste geologische Speichermöglichkeit für CO2. ..." Wo kommen diese Gesteinsschichten vor? Und welchen weiteren Kriterien müssen potenzielle CO2-Speicher genügen? Produktionsjahr: 2010-2012

Description: Film 3: "Rückhaltemechanismen" (Länge 04:31) "... Um die Reduktionsziele zu erreichen, muss das CO2 dauerhaft im Untergrund bleiben. Für sorgfältig ausgewählte Speicherstandorte sind keine Leckagen zu erwarten. ..." Es gibt verschiedene natürliche Rückhaltemechanismen, die auf unterschiedlichen Zeitskalen dafür sorgen, dass das CO2 zunehmend im Speicher gebunden wird. Um welche Mechanismen handelt es sich hierbei und wie funktionieren sie? Produktionsjahr: 2010-2012

Description: Die im Norddeutschen Becken vorkommenden hochsalinaren, heißen Tiefenwässer besitzen ein beträchtliches Wärmepotential, das bisher in Neustadt-Glewe, Neubrandenburg und Waren zur Energiegewinnung genutzt wird. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand zum einen darin, die Herkunft und die Genese dieser Solen und der in ihnen gelösten Stoffe zu rekonstruieren. Ein zweiter Schwerpunkt bestand in der Ermittlung geochemischer Parameter, die für einen problemlosen Langzeitbetrieb geothermischer Anlagen und somit für deren Wirtschaftlichkeit von Bedeutung sind. Die untersuchten Solen stammten aus Aquiferen, die durch fünf Bohrungen (Neubrandenburg, Waren, Rheinsberg, Neustadt-Glewe, Hamburg-Allermöhe) in Tiefen von 1250 bis 3250 m (54 bis l28°C) erschlossen wurden. Alle untersuchten Na-Cl-Solen wurden aus Sandsteinaquiferen des Keuper (Contorta!Postera-Schichten) gefördert, für die mit zunehmender Tiefe steigende TDS-Gehalte (134 bis 224 g/1) charakteristisch sind. Die Zusammensetzung der gelösten Feststoffe blieb über einen Zeitraum von 3 Jahren konstant. Die Br/CJ-Verhältnisse der Solen sind kleiner als in eingedampftem Meerwasser. Dies und 811B-Werte von +23.8 %o bis +36.3 %o indizieren die Herkunft des Salzgehaltes durch Auflösung/Laugung von Salzen. Das Gas-Wasser-Volumenverhältnis in Proben geothermisch genutzter Solen liegt bei max. 1:10. Die Gasphase wird von C02, N2 und CH4 dominiert, wobei der Gehalt an C02 und CH4 mit der Tiefe zunimmt. Als Spurengase treten He, Ar, H2 und weitere Kohlenwasserstoffe auf (jeweils 〈1 Vol.-%). Die Gasphase des Thermalwassers Neustadt-Giewe zeigte über einen Zeitraum von 2 Jahren keine Änderung in ihrer Zusammensetzung. Periodische Schwankungen in sehr kleinen Konzentrationsbereichen während einer mehrtägigen Gasmeßkampagne korrelieren mit den Erdgezeiten. Die N2-Ar-He-Verhältnisse zeigen, daß es sich um tiefzirkulierende Oberflächenwässer handelt. Untermauert wird diese Interpretation durch die sehr niedrigen 3HefHe-Verhältnisse (R!Ra:S;O.Ol), die keine Mantelheliumkomponente anzeigen, sowie die gegenüber Luft (295.5) leicht erhöhten 40 Ar/36 Ar-Verhältnisse von bis zu 367.5. He-Akkumulationsalter als scheinbare Verweildauer der Solen von 20 bis 50 Ma wurden berechnet. Das Tiefenwasser von NeustadtGiewe besaß gegenüber den anderen Lokationen erhöhte Kohlenwasserstoffgehalte. Die 813C1,2,3- Werte weisen auf thermogenetische Kohlenwasserstoffe und auf ein marines Ausgangsmaterial mit einer Reife, die einer Vitrinitreflektion von etwa 1.2 % entspricht, hin. Die Herkunft aus Corgreichen Zechstein-Sedimenten ist wahrscheinlich, organisches Material des wesentlich tiefer liegenden Karbons scheidet als Quelle aus. Die 8180- und öD-Werte der Wässer zeigen an, daß meteorisches Wasser bei der Genese eine bedeutende Rolle gespielt hat. Die ermittelte isatopische Zusammensetzung der meteorischen Komponente weicht von heutigen Niederschlagswässern ab und weist einen letztmaligen Kontakt mit der Atmosphäre zu einer Zeit deutlich wärmeren Klimas als das heutige nach. Die in einem Thermalwasser vorhandenen Gase können die technologische Eignung der Sole und den Betrieb einer geothermischen Anlage maßgeblich beinflussen (Scaling, Auftreten brennbarer Gase, Entlösung von Gasen). Bei Vorhandensein Corg-reicher Sedimente nimmt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens brennbarer Gase in Wässern aus größerer Tiefe, die durch ihre höhere Temperatur wirtschaftlicher sind, zu. Um die Entgasung eines Tiefenwassers innerhalb einer Anlage zu verhindem und somit Scaling und unkontrolliertes Entgasen zu minimieren, wurde anhand Literaturdaten exemplarisch für den Thermalwasserkreislauf der Anlage Neustadt-Giewe (Sole mit den höchsten Gasgehalten) ein Mindestanlagendruck berechnet. Danach sind etwa 2 bar ausreichend, um ein Entgasen der Sole zu verhindern; Strömungseffekte erfordern jedoch eine Erhöhung des Anlagendrucks auf etwa 4 bar. Die zeitliche Konstanz in der Zusammensetzung der gelösten Feststoffe und der Gasphase über einen Zeitraum von 2 bzw. 3 Jahren zeugt von einer relativ großen räumlichen Homogenität der Aquifere, wodurch der Betrieb der Anlagen durch Änderungen in der chemischen Zusammensetzung der Solen kaum gefährdet zu sein scheint. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit haben gezeigt, daß sowohl bei der hydrodynamischen Vorerkundung als auch während des Betriebes eines geothermischen Heizwerkes die genaue Kenntnis der Gasmengen und der Gaszusammensetzung von entscheidender Bedeutung ist.

Description: Deep seated hydrothermal brines in the North German Basin have a considerable heat potential, which is currently used for geothermal energy recovery in Neustadt-Glewe, Neubrandenburg and Waren. One aim of this study was to reconstruct the origin of these brines and their dissolved substances. Another goalwas to determine geochemical parameters which are critically influence the long-term operation, and hence the econornic viability of geothermal plants. The brines come from aquifers which have been accessed by 5 boreholes (Neubrandenburg, Waren, Rheinsberg, Neustadt-Glewe, Hamburg-Allermöhe) in depths from 1250 to 3250 m (54 to 128 °C). All investigated Na-Cl-brines were produced from sandstone aquifers of the Keuper (Contorta!Postera layers). Typically, TDS-values (134 to 224 g/1) increase with depth. The compositions of the dissolved solids were constant during 3 years. The Br/Cl ratios of the brines are lower than evaporated sea water. This, and 811B-values of +23.8 %o up to +36.3 %o indicate dissolution/leaching of salt as the origin of the salt content. The gas-water volume ratio of samples from brines used for geothermal energy recovery are less than around 1:10. The gas phase is dorninated by C02, N2 and C~ with higher C02- and C~ contents with increasing depths. He, Ar, H2 and other hydrocarbons exist as traces ( 〈1 vol.% each). The gas phase of the thermal water from Neustadt-Giewe showed no changes in its composition during 2 years. Small · periodical variations in the concentrations obtained from gas monitaring over several days correlate with the earth tides. The N2-Ar-He ratios show that the waters are deep-circulating meteoric waters. This interpretation is supported by very low 3HefHe ratios (R!Ra:S;O.Ol), which show no mantle helium, and 40 ArP6 Ar ratios up to 367.5, which are slightly enhanced compared to air (295.5). He accumulation ages, taken as the apparent residence time of the brines, were calculated to be 20 to 50 Ma. Compared to the other locations the formation water from Neustadt-Giewe contained enhanced hydrocarbon contents. The 813C1,2,3 values point to thermogenic hydrocarbons and to a marine source rock with a maturity corresponding to about 1.2 % vitrinite reflectivity. An origin from Corg-rich Zechstein sediments seems probable, organic material from significantly deeper-seated Carboniferous formations can be ruled out. The 8180 and ÖD values of the waters confirm that meteoric water played an important role in the brine genesis. The determined isotopic composition of the meteoric component deviates from recent precipitation and indicates a last contact with the atmosphere at a time when climate conditions were significantly warmer than today. Gases dissolved in thermal waters can significantly affect both the technological suitability of a brine and the operation of a geothermal heat plant (scaling, degassing, occurence of flammable gases). If Corg-rich sedimentary rocks occur, the probability of the occurence of flammable gases increases in waters from larger depths, which are more economic due to their higher temperature. The pressure needed to prevent degassing inside a plant and thus to rninirnize scaling and uncontrolled degassing was calculated for the example of the thermal water cycle at Neustadt-Giewe (brine with the highest gas content). About 2 bars are sufficient to prevent degassing; however, flow effects require increasing the pressure up to about 4 bars. The constant composition of both the dissolved solids and gases over a period of 2 to 3 years is a sign of a relatively large spatial uniformity of the aquifers. Therefore the continuous operation of the plants seems unlikely to be endangered by a change in the chernical composition of the brines. The results of this study have shown that during the hydrodynarnic reconnaissance as weil as during the operation of a geothermal heat plant, precise knowlegde of the gas concentration is of essential importance.

Description: Was wissen wir über Vulkane im Meer und an Land? Wie kann man sich vor ihnen schützen? Verändern sie das Klima? In unserem großen Themenspezial gehen wir diesen spannenden Forschungsfragen nach.

Description: Ziel dieser Arbeit ist die Quantifizierung von Modalbeständen magmatischer Gesteine anhand ihrer Infrarot-Spektren, basierend auf einer spektralen Einzelmineralanalyse. Dazu wurde eine neue, modellbasierte, spektrale Entmischungsmethode entwickelt. Diese Methode basiert auf reflexionsspektroskopischen Messungen im thermalen Infrarot von 8 - 14 μm, da in diesem Wellenlängenbereich silikatische Minerale und damit auch magmatische Gesteine ihre stärksten Spektralmerkmale (Reststrahlenbanden) aufweisen. Als Grundlage dienten Gesteinsproben des präkambrischen Gesteinskomplex Mt. Timna in Südisrael, der sich aus verschiedenen granitoiden Gesteinen und einer ultrabasischen Gesteinseinheit zusammensetzt. Die hier vorgestellte Arbeit entstand im Zusammenhang mit vorbereitenden Untersuchungen zur Entwicklung neuer Analysemethoden für einen neuen hyperspektralen Thermalsensors (ARES), der ab 2005 vom GFZ und dem DLR operationell betrieben werden soll.

Description: Der glazio-isostatische Ausgleich in Island als Folge des Abschmelzens der größten europäischen Eiskappe, dem Vatnajökull, verursacht zeitliche Änderungen der Schwere und Landhebung. Nach Auswertung der Schweredaten zeigt sich ein charakteristisches Verhalten. Die Schwereänderungsrate beträgt ca. -4 mikroGal/a am Eisrand (50 km Entfernung vom Eiszentrum)und ca. 1 mikroGal/a in Höfn (75 km Entfernung vom Eiszentrum). In größeren Entfernungen vom Eiszentrum (150 bis 250 km) werden die Raten kleiner als 1 mikroGal/a und nähern sich schließlich Null. Vorwärtsmodellierung liefert eine Lithosphärenmächtigkeit von 10 bis 15 km. Die Asthenosphärenviskosität ist 3 x 1017 bis 1 x 1018 Pa s. Diese Werte bestätigen frühere Resultate aus GPS-, seismischen und theoretischen Untersuchungen. Eine deutlich bessere Anpassung an die Meßdaten ergibt sich für erhöhte Asthenosphäremächtigkeit (165 bis 170km). Vermutlich reflektiert dies die spezielle Lage Islands oberhalb eines Plumes.

Description: Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit dem Einfluß des durch die letzte pleistozänen Enteisung hervorgerufenen glazial-isostatischen Ausgleichs auf die rezente Meeresspiegeländerung. Diese Änderung kann sowohl durch Satellitenaltimetrie als auch durch Pegelmessungen bestimmt werden.

Description: Die Arbeit untersucht die Möglichkeiten einer Anwendung der Aerogravimetrie bei der Schwerefeldberechnung. Aus fluggestützten Messungen werden Schwerestörungen berechnet, die der Bestimmung regionaler Geoidlösungen dienen. Zunächst wird das Messgerät und seine Funktionsweise erläutert. Anschließend werden drei Verfahren zur Geoidberechnung verglichen, die sich unterschiedlicher Konzepte bedienen: ein Integralverfahren mit abgewandeltem Stokes-Kern, die schwerpunktmäßig behandelte Methode der Multipole sowie das Kollokationsverfahren. Im Gegensatz zum Intergralverfahren arbeiten die Verfahren der Multipole sowie das der Kollokation ohne eine Feldfortsetzung nach unten. Im praktischen Teil der Arbeit werden die Verfahren auf den CHICAGO-Datensatz angewendet, der im Herbst 2002 in Südchile gemessen wurde. Die Genauigkeit sowohl der Messwerte als auch die der Geoidlösungen wird durch einen Vergleich mit unabhängigen Daten untersucht. Es stellt sich heraus, dass alle Verfahren im Rahmen der Genauigkeit zu akzeptablen Lösungen führen. Außerdem wird festgestellt, dass für niedrige Flughöhen der Einfluss der Feldfortsetzung vernachlässigt werden kann.

Description: Mit dem Journal „System Erde“ berichtet das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ über die unterschiedlichen Facetten seiner Forschungsarbeiten. Die Reihe richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik, an interessierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an die fachinteressierte Öffentlichkeit.

Description: Diese Dokumentation beschäftigt sich mit der Baugeschichte des Meridianhauses im Ensemble des Observatoriums für Winkelmessungen des Magnetisch-Geodätischen Instituts auf dem Telegrafenberg bei Potsdam.

Description: Die vorliegende Arbeit präsentiert ein quantitatives tektonisches Modell für das NW' saxothuringische Becken, das im NW-Sporn der Böhmischen Masse aufgeschlossen ist (Thüringer Wald und Frankenwald). Die Untersuchungen konzentrieren sich auf eine Profiltraverse von der Vesser-Zone im NW bis zur Frontüberschiebung des Münchberger Deckenstapels im SE, zwischen Fränkischer Linie im SW und Frankenwälder Querzone im NE. Der zugrundeliegende geologisch-geophysikalische Datensatz basiert zu großen Teilen auf publizierten Befunden, ergänzt durch eigene strukturgeologische Untersuchungen und geothermobarometrische Abschätzungen der syntektonischen Metamorphosebedingungen.

Description: Mit dem Journal „System Erde“ berichtet das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ über die unterschiedlichen Facetten seiner Forschungsarbeiten. Die Reihe richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik, an interessierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an die fachinteressierte Öffentlichkeit.

Description: Das Jahr 2017 war auf dem Potsdamer Telegrafenberg, der langjährigen Heimat von Friedrich Robert Helmert, geprägt durch mehrere Jubiläen: der 125ste Jahrestag der Eröffnung der neuen Forschungsräumlichkeiten des Geodätischen Instituts wurde am 06. April 2017 unter Beteiligung von zahlreichen Gästen mit einem bunten Festprogramm gefeiert. Am darauf folgenden Tag haben mehrere Vortragende in einem gut besuchten Kolloquium an das 100ste Todesjahr von F.R. Helmert erinnert. Dies wurde ergänzt durch zahlreiche Vortragsveranstaltung und weitere Kolloquien zu Helmert, die im Jahr 2017 an mehreren Orten in Deutschland durchgeführt wurden, wie z.B. in Aachen, Dortmund und - an seinem exakten Todestag, dem 15. Juni – in Potsdam. Die faszinierende Ausstellung „Fokus Erde“ hat im Frühjahr 2017 im Haus der Brandenburgisch- Preußischen Geschichte in Potsdam die Entwicklung der Geodäsie als Wissenschaft in den letzten beiden Jahrhunderten mit beeindruckenden Exponaten einer breiten Öffentlichkeit präsentiert. Es war zu sehen, dass die Geschichte der Geodäsie – national wie auch international – im ausgehenden 19. Jahrhundert wesentlich vom Potsdamer Telegrafenberg aus geprägt wurde und es muss nicht erstaunen, dass in der Ausstellung die Leistungen von Helmert, sowohl als Wissenschaftler, Hochschullehrer, geodätischer Beobachter wie auch als Organisator wissenschaftlicher Projekte eine besondere Rolle spielten. Bei den Feiern zum 25-jährigen Bestehen des Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches Geoforschungszentrum (GFZ), die ebenfalls im Jahr 2017 stattfanden, wurde immer auf die großartigen wissenschaftlichen Leistungen des langjährigen Institutsdirektors Helmert hingewiesen, die eine unverzichtbare Grundlage der heutigen Arbeiten am GFZ bedeuten und in deren Tradition sich das GFZ auch heute noch sieht. Der vorliegende Band soll insofern die unterschiedlichen Bereiche des Lebens und Wirkens von F.R. Helmert, die zum Teil im Jubiläumsjahr 2017 an verschiedenen Stellen zu Tage befördert wurden, zusammenführen und, ergänzt um weitere neu recherchierte Aspekte, den Bogen bis in die heutige Zeit der Satellitengeodäsie und des Einsatzes von Hochleistungsrechnern für geodätische Aufgaben spannen. Ohne die grundlegenden Arbeiten von Helmert wäre diese Entwicklung nicht möglich gewesen. In diesem Sinne nehmen wir seinen Geburtstag am 31. Juli 1843 zugleich zum Anlass, sein wissenschaftliches Wirken zu seinem 175. Ehrentag mit diesem Buch zu würdigen. Allen Beteiligten an den genannten Veranstaltungen wie auch den Autoren des vorliegenden Bandes sei hiermit ausdrücklich gedankt. Den Beiträgen vorangestellt ist eine Bildauswahl mit Portrait- und Gruppenaufnahmen, die Helmert zu verschiedenen Zeiten und in unterschiedlichen Positionen seines wissenschaftlichen Wirkens präsentieren.

Description: Diese Ausgabe des GFZ-Journals „System Erde“ wurde im Dezember 2016 produziert und erscheint im Januar 2017. Das ist der Monat, in dem das Deutsche GeoForschungsZentrum seinen 25. Geburtstag feiert. Der Schwerpunkt Südamerika ist dabei durchaus passend, denn die Forscherinnen und Forscher des GFZ arbeiten dort seit der Gründung des Zentrums. Die Südpazifikküste mit den großen Subduktionsbeben, die Anden mit ihren Vulkanen und all die geologischen Prozesse, die in der Region sichtbar werden, sind wie die Seiten eines Lehrbuchs der Geologie – wenn man sie denn zu entziffern weiß. Selbst die so genannten passiven Kontinentalränder an den Küsten des Südatlantiks bieten uns tiefe Einblicke in die Erdgeschichte; sie sind Geoarchive erster Ordnung. Hinzu kommt, dass sie Lagerstätten für Rohstoffe bergen.

Description: Das Veranstaltungsthema „Innovation und Zukunft der Steine- und Erden-Industrie in Mitteleuropa“ wurde gewählt, um die seit 30 Jahren verpasste Gelegenheit ins Bewusstsein zu rufen, dass eine moderne Industrie heimische Rohstoffe benötigt. Wie sich aus den Einzelbeiträgen und den Tabellen entnehmen lässt, ist die Bundesrepublik Deutschland hinsichtlich der Steine und Erden ein rohstoffreiches Land und ein wesentlicher Wirtschaftsfaktor. Dieses Bewusstsein scheint bei der überbordenden ‚Ökologie’-diskussion erst seit kurzer Zeit in den Fokus zu geraten, wurde doch bei allen Diskussionen der Naturschutzgesetzgebung etc. fast völlig vergessen, dass Rohstoffabbau nur möglich ist, wenn Vorrang- oder Schutzzonen mindestens für die nächsten 50 Jahre ausgewiesen werden, wobei das eine Daueraufgabe in der Zeit ist. Diese Aufgabe ist eigentlich eine Hoheitsaufgabe und setzt auch die geologisch / bodenkundliche Basiskartierung der Bundesrepublik Deutschland auf neuesten Stand flächendeckend voraus, um flexibel mit neuen Konzepten auf neueste industrielle Herausforderungen antworten zu können. NEGENDANK (2005) hat einige statistische Daten zusammengetragen, aus denen die Bedeutung im Überblick hervorgeht (Tab. S. 3). Die hier vorgelegten Beiträge erlauben einen vertiefenden Einblick in die Situation der Steine- und Erdenindustrie, ihres Innovationspotentials sowie ihrer Zukunft.

Description: Mit dem Journal "System Erde" berichtet das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ über die unterschiedlichen Facetten seiner Forschungsarbeiten. Die Reihe richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik, an interessierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an die fachinteressierte Öffentlichkeit.

Description: Länge: 15 Min.

Description: In diesem Bericht werden die Ergebnisse der neuen Generation probabilistischer seismischer Gefährdungseinschätzungen (PSHA) in der Version von 2007 vorgestellt. Die Parametrisierung der Berechnungsergebnisse erfolgt in Form spektraler Antwort- Beschleunigungen und der Spitzenbodenbeschleunigungen (PGA). Bezüglich ersterer stellen sie eine Neuheit für die Bundesrepublik Deutschland dar, während letztere die PGA-Karten von 1997 ersetzen.

Description: Energiewende ist Daseinsvorsorge. Eine erfolgreiche Energiewende benötigt eine Wärmewende! Innovationen, Demonstration und gesellschaftliche Akzeptanz spielen dabei eine Schlüsselrolle. Das „Zwanzig20- Forum Wärmewende“ entwickelt Strategien für den zukünftigen Einsatz von innovativen Technologien zur Realisierung der Wärmewende. Wir sind davon überzeugt, dass eine effiziente Wärmeversorgung urbaner Räume aus heimischen, regenerativen Energiequellen nicht nur möglich, sondern auch umsetzbar ist. Die Wärmewende kan gelingen, wenn die Energieeffizienz und der Anteil erneuerbarer Wärme gesteigert werden und der Sektor Strom geschickt in die Wärmeerzeugng eingebunden wird. Effizienzmaßnahmen haben Vorrang, stoßen aber an Grenzen. Erneuerbare Energien besitzen im Wärmesektor ein hohes Entwicklungspotential. Es gibt kein Patentrezept, die Wärmewende muss technologieoffen gestaltet werden. Im Transformationsprozess spielen Akzeptanz, Demografie und strukturierte Stadtentwicklung eine Schlüsselrolle. Deshalb sind die technologischen Lösungsansätze in eine holistische Sichtweise zu integrieren. Für eine Wärmewende sollten Lösungen ab der Dimension „Quartier“ vorrangig umgesetzt werden. Städte sind stark verdichtete Lebensräume des Menschen. Wärme-, Kälte- und Gasnetze bringen erneuerbare Energien in diese Lebensräume. Daher werden diese Netze in Städten erhalten und ausgebaut. In Großstädten gibt es auch künftig einen substanziellen Bedarf für eine zentrale Fernwärmeversorgung. Hierfür ist zukünftig die Nutzung von Erdwärme unverzichtbar. Die Netze sind die Energieversorgungsinfrastrukturen, die eine Integration der Innovationen von morgen ermöglichen, also von Lösungen, die wir heute noch nicht kennen. Bei vielen technologischen Prozessen fällt Abwärme an, die ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Die Stadt der Zukunft heizt und kühlt mit dieser Abwärme. Dafür sind Speicher notwendig, auch saisonale Großspeicher. Demonstration ist wichtig für den Erfolg der Wärmewende. Demonstration adressiert die vorhandenen Zielkonflikte, hilft den Veränderungsprozess lösungsorientiert zu gestalten und fördert die Akzeptanz. Benötigt werden mehr Demonstrationsprojekte. Ausgehend von technologischen Lösungen bauen sichtbare und erfolgreiche Demonstrationsprojekte Vorbehalte und Unsicherheiten ab und schaffen Blaupausen für erfolgreiches Handeln und Wirtschaften. Dabei vernetzten sie an einem konkreten Standort die relevanten Akteure und verhelfen Innovationen zum Markteinstieg. Der Entwicklung von regenerativen Demonstrationsvorhaben stehen deutliche Hemmnisse gegenüber, daher ist sie für alle Beteiligten zeit- und ressourcenintensiv. Eine regenerative Wärmeversorgung erfordert zusätzliche Investitionen und muss sich als neuer Teilnehmer in einem etablierten und gedeckten Wärmemarkt behaupten. Kostendruck und Konkurrenzstellung liefern dabei wenig Anreize für Versorger und Verbraucher, regenerative Technologien zu implementieren. Die Anwendung innovativer Technologien stellt vielfach die etablierten Rollen zwischen Erzeuger und Verbraucher sowie dem Produkt der Wertschöpfung in Frage. Neue Geschäftsmodelle haben es schwer sich durchzusetzen, da die etablierten Modelle gut funktionieren. Demonstrationsvorhaben müssen daher durch staatliche Förderprogramme stimuliert werden. Integrierte Verbundprojekte zwischen der Wärmewirtschaft und öffentlichen Forschungsinstitutionen liefern gute Voraussetzungen für eine Förderfähigkeit.

Description: Film 6: "Wissenschaftliches Bohren am Pilotstandort Ketzin" (Länge 08:53) "Am Pilotstandort Ketzin wurden im Jahre 2007 vor Beginn der CO2-Injektion drei Bohrungen bis in Tiefen von 750 bis 810 Meter abgeteuft...". Im Jahr 2011 wurde eine vierte und 2012 die fünfte Bohrung errichtet. Diese letzte Bohrung (Ktzi 203) bietet die einzigartige Gelegenheit zum ersten Mal Proben (Bohrkerne) aus einem Speicher zu gewinnen, der mehr als vier Jahre dem Einfluss von CO2 ausgesetzt war. Wie werden diese Proben (Bohrkerne) genommen und untersucht? Produktionsjahr: 2012

Description: Ziel der vorliegenden Arbeit war, anhand der aus dem oberflächennahen Temperaturfeld abgeleiteten Wärmeflußdichte Aussagen zu den Temperaturbedingungen der Lithosphäre und deren Verknüpfung mit ablaufenden tektonischen Prozessen zu treffen. Hierzu wurde eine fundierte Wärmeflußdichte-Datenbank für den Bereich der zentralen Anden zwischen 15-30° S und 60-75°W erstellt, die Verteilung der Werte im Sinne der regional-tekonischen Einheiten interpretiert und Temperaturbedingungen der Lithosphäre, unter Annahme verschiedener Szenarien tektonischer Prozesse und der Oberflächenwärmeflußdichte als Vergleichsgröße der Modelle, abgeleitet.

Description: In Südostalaska wird eine relative Meeresspiegelabsenkung von bis zu 4 cm/ a beobachtet. Da dieses Gebiet während der letzten Kaltperiode durch das Kordillerische Eisschild bedeckt war und noch heute von Vergletscherung geprägt ist, liegt die Vermutung nahe, daß die Meeresspiegeländerungen zumindest teilweise durch isostatische Ausgleichsvorgänge hervorgerufen werden. Um diese Hypothese zu prüfen, werden für dieses Gebiet eislastinduzierte Vertikalbewegungen und Geoidänderungen mit Hilfe viskoelastischer Erdmodelle berechnet. Insbesondere werden sechs siebenschichtige Erdmodelle verwendet, die unterschiedliche Viskostitätsprofile berücksichtigen und die Bandbreite der plausiblen Lithosphärenmächtigkeiten abdecken. Das globale Lastmodell ICE-3G wird erweitert und das regionale Lastmodell AL-1 entwickelt, welches die rezente Vergletscherung Südostalaskas berücksichtigt. Weiterhin werden die Ozeane als Last einbezogen. Ein Vergleich der berechneten mit den beobachteten Meeresspiegeländerungen zeigt, daß die Beobachtungen nur zu einen geringen Anteil von wenigen Millimetern pro Jahr durch Isostasie erklärt werden können.

Description: Diese Handreichung soll als Einstieg für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit digitalen Daten arbeiten, sowie für alle an dieser Thematik Interessierten dienen und bietet darüber hinaus Hinweise zu weiterführender Information. Sie wurde von der Arbeitsgruppe „Forschungsdaten“ der Schwerpunktinitiative „Digitale Information“ der Allianz der deutschen Wissenschaftsorganisationen1 verfasst.

Description: Der Film dokumentiert den Kurs für Grundschulkinder „Geochemische Schatzsuche“. Ziel des Kurses ist es, Grundschulkinder für Naturwissenschaften zu begeistern. Länge: 6:37 min

Description: Film 7: "Die Stilllegung eines CO2-Speichers – Pilotstandort Ketzin" (Länge 10:39) Produktionsjahr: 2015

Description: Die Arbeit verfolgt zwei Hauptziele. Erstens soll die Mikromechanik der Bruchentwicklung in Gestein unter Druck mittels der Emissionsanalyse erörtert werden. Hierbei wird neben dem Emissionsort (Rißlokalisierung) ebenfalls die Stärke (Amplitude, Energie) und Abstrahlcharakteristik der Emission zur Identifikation der Quelle benutzt. Rißinitüerung, das Wechselwirken von Mikrorissen und das Versagen des Gesteins können beobachtet und quantifiziert werden. Das zweite Hauptziel der Arbeit besteht darin, raum-zeitliche Ereigniskorrelation und ausgewählte Wellenzugparameter auf ihre Vorläufertauglichkeit eines Makrobruchs zu prüfen.

Description: Der vorliegende Abschlußbericht umfasst die Beschreibung der Durchführung der Fördervorhaben sowie die Darstellung der wesentlichen, technischen und wissenschaftlichen Ergebnisse.

Description: Der Report des Helmholtz Open Science Workshops „Zugang zu und Nachnutzung von wissenschaftlicher Software“ #hgfos16 behandelt die Themen Standards und Qualitätssicherung; Reproduzierbarkeit; Lizenzierung und weitere rechtliche Aspekte; Zitation und Anerkennung; Sichtbarkeit und Modularität; Geschäftsmodelle; Personal, Ausbildung, Karrierewege. Diese Themen sind eng miteinander verzahnt. Für jeden Themenbereich werden jeweils die Relevanz, Fragestellungen, Herausforderungen, mögliche Lösungsansätze und Handlungsempfehlungen betrachtet.

Description: Im GFZ-Journal „System Erde“ berichten wir über die vielen Facetten unserer Arbeit. Das Journal richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik sowie insbesondere an die interessierte Öffentlichkeit.

Description: The Eifel is the youngest volcanic area of Central Europe. The last eruption occurred approximately 11000 years ago. Little is known about the deep origin and the mechanism responsible for the Eifel volcanic activity. Earthquake activity indicates that the Eifel is one of the most geodynamically active areas of Central Europe. In this work the receiver function method is used to investigate the upper mantle structure beneath the Eifel. Data from 96 teleseismic events (mb 〉 5.2) that were recorded by both permanent stations and a temporary network of 33 broadband and 129 short period stations had been analyzed. The temporary network was operating from November 1997 till June 1998 and covered an area of approximately 400x250 km^2 centered on the Eifel volcanic fields. The receiver function analysis reveals a clear image of the Moho and the mantle discontinuities at 410 km and 660 km depth. Average Moho depth is approximately 30 km and it shows little variation over the extent of the network. The observed variations of converted waveforms are possibly caused by lateral variations in crustal structure, which could not resolved by it receiver functions}. Inversions of data and migrated it receiver functions} from stations of the central Eifel array suggest that a low velocity zone is present at about 60 to 90 km depth in the western Eifel region. There are also indications for a high velocity zone around 200 km depth, perhaps caused by dehydration of the rising plume material. The results suggest that P-to-S conversions from the 410-km discontinuity arrive later than in the IASP91 reference model. The migrated data show a depression of the 410 km discontinuity of about 20 km, which correspond to an increase of temperature of about 140° Celsius. The 660 km discontinuity seems to be unaffected. This indicates that no mantel material rises up from directly below the 660 km discontinuity in the Eifel region or the Eifel-Plume has its origin within the transition zone.

Description: Bei der Auswertung von Messdaten der TanDEM-X Mission ist die Genauigkeit der Basislinien (der Abstand zwischen den beiden Satelliten) von entscheidender Bedeutung. Einer der wichtigen Faktoren bei der Durchführung einer hochgenauen Bahnberechnung und in Folge davon auch einer genauen Basislinienbestimmung ist die richtige Schätzung aller Störkräfte, die auf einen Satelliten auf seiner Umlaufbahn wirken. Insbesondere die richtige Schätzung der Manöver eines Satelliten, die wie eine zusätzliche Störkraft auf die Bahn wirken, spielt hierbei eine wichtige Rolle. Die Manöverschätzung in EPOS-OC erfolgt mit Hilfe eines speziellen Algorithmus, der die Störkraft eines Manövers approximieren soll. Im Rahmen dieser Arbeit wird diese Manöverparametrisierung überarbeitet und verbessert. Im ersten Teil der Arbeit wird eine generelle Vorstellung der Bahnberechnung durchgeführt und verschiedene Modelle der Bahnberechnung vorgestellt. Im zweiten Teil wird anschlieÿend die praktische Bahnberechnung mit EPOS-OC durchgeführt. Hier wird unter anderem die Genauigkeit der Bahnbestimmung von verschiedenen Berechnungsverfahren bei EPOS-OC untersucht, sowie auch die absolute Positionsgenauigkeit der beiden Satelliten mit Hilfe von SLR-Beobachtungen überprüft. Weiter wird die Genauigkeit der Basislinien, die aus der Bahnberechnung mit der aktuellen Manöverparametrisierung stammen, im Rahmen eines relativen Vergleichs mit Basislinien aus Berechnungen mit anderen Programmpaketen untersucht. Anschlieÿend wird eine neue Manöverparametrisierung entwickelt. Diese wird im Anschluss darauf auf ihre Genauigkeit und Stabilität in der Berechnung untersucht, und die Ergebnisse hierfür werden vorgestellt.

Description: [...] Diese Arbeit befaßt sich mit der Beobachtung des elektrischen Widerstandes im Untergrund durch das Meßverfahren Magnetotellurik (MT) mit dem Ziel, Widerstandsänderungen identifizieren zu können, die durch Erdbebenprozesse hervorgerufen werden. Dabei werden zwei offene Fragen verfolgt: (1) Wie groß ist der Effekt einer tektonisch bedingten Widerstandsänderung auf MT -Meßparameter? (2) Welche Meßgenauigkeit der MT-Meßparameter kann durch Langzeitregistrierungen unter Geländebedingungen erreicht werden? Es wurden 3-D-Modellierungen von hypothetischen Widerstandsänderungen an einer idealisierten Strike-Slip-Verwerfung (Seitenverschiebung) durchgeführt. Dabei wurden die resultierenden Änderungen von magnetotellurischen Parametem untersucht.

Description: Die vorliegende Arbeit soll klären, ob sich anhand von Ergebnissen regionaler magnetischer Vermessungen mit besserer räumlicher Auflösung als der der Observatorien regionale Säkularvariationsanomalien in Europa nachweisen und besser lokalisieren lassen. Der betrachtete Zeitraum umfaßt die Jahre 1955 bis 1995.

Description: Der Scientific Technical Report (STR) 03/08 ist die teilweise überarbeitete Diplomarbeit des Autors, welche im November 2002 am Lehrstuhl für Astronomie des Instituts für Planetare Geodäsie der Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften an der Technischen Universität Dresden eingereicht wurde.

Description: In the present thesis, interactions of kimberlites and lamproites as well as their constituent minerals with fluids are discussed based on noble gas compositions. The samples originate from the eastern Baltic Shield, more specifically from the Kola craton (Poria Guba and Kandalaksha) and the Karelia craton (Kostamuksha). Gas was extracted by stepwise heating and crushing from 23 whole rock samples and 15 mineral separates. These two techniques allow differential extraction of gas from fluid inclusions (crushing technique) and from the bulk sample (stepwise heating).

Description: Die südlichen Anden sind Teil des aktiven Kontinentalrandes von Südamerika, der durch eine Kombination subduktionsgebundener Prozesse gebildet wurde. Die andine Gebirgskette erstreckt sich über den gesamten südamerikanischen Kontinent, variiert jedoch merklich in Höhe und Krustenmächtigkeit. Während die Zentralen Anden, vor allem auch die tieferen Strukturen bis in den oberen Mantel, vergleichsweise gut erforscht sind , ist über den geophysikalischen Aufbau der südlichen Anden bisher relativ wenig bekannt. Aus diesem Grund wurde das seismische Experiment ISSA2000 in den südlichen Anden durchgeführt. In dieser Arbeit wurde mithilfe der Methode der lokalen Erdbebentomographie ein 3-D Modell der seismischen Geschwindigkeitstruktur erstellt. Die gleichzeitig durchgeführte Lokalisierung der registrierten Erdbeben, ergibt darüberhinaus ein detailliertes Bild der Verteilung der Seismizität im Untersuchungsgebiet. Im Rahmen des ISSA2000-Experimentes wurde ein seismologisches Netzwerk mit 62 Seismographen betrieben, das die Subduktionszone von der Küste bis in den backarc zwischen 36° und 40°S überdeckt. Die Hypozentren der 440 lokalen Erdbeben zeigen eine ~30° geneigte Wadati-Benioff-Zone mit kontinuierlicher Seismizität bis in 120km Tiefe, die vereinzelt bis in 200km Tiefe zu beobachten ist. Sowohl die generell geringe Seismizität im Untersuchungsgebiet als auch die geringe Tiefenerstreckung der Wadati-Benioff-Zone u.a. im Vergleich zu den Zentralen Anden sowie die Konzentration der mitteltiefen Erdbeben in 60km Tiefe, spiegeln wahrscheinlich den Einfluß des jungen Alters und des damit verbundenen hohen thermischen Zustandes der Nazca-Platte auf das Subduktionsregime wider. Das tomographische Vp Modell zeigt zum ersten Mal die Geschwindigkeitsstruktur der südlichen Anden bis in eine Tiefe von 100km. Die Nazca-Platte ist durch die Lage der Erdbeben definiert und durch hohe Vp Geschwindigkeiten gekennzeichnet . Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten in der kontinentalen Kruste sind im gesamten Vp Modell relativ hoch . Die tieferliegende Struktur kann in drei Gebiete unterteilt werden. Erniedrigte Vp Geschwindigkeiten in 30-50km Tiefe unterhalb der Küstenkordillere und oberhalb der abtauchenden Platte deuten eine mögliche Hydratisierung und Serpentinisierung des kontinentalen Mantelkeils an. Die Konzentration der Erdbeben in 60km Tiefe, die auf Dehydratisierungsprozesse innerhalb der subduzierten ozeanischen Lithosphäre zurückzuführen ist, könnte mit der beobachteten Geschwindigkeitsanomalie verbunden sein. Der Bereich unterhalb des Längstals ist von einer markanten Anomalie erhöhter Vp Geschwindigkeiten geprägt, die das gesamte Untersuchungsgebiet von N nach S durchzieht. Mantelgeschwindigkeiten werden hier ab 40km Tiefe erreicht. Weiter nach Osten nimmt die Krustenmächtigkeit zu und erreicht 50-55km unterhalb der Hauptkordillere und des aktiven vulkanischen Bogens. Geringe Geschwindigkeiten, ein erhöhtes Vp/Vs Verhältnis und die sich durch die Spektralanalyse andeutende Zone erhöhter seismischer Dämpfung könnte auf das Vorhandensein partieller Schmelzen und deren mögliche Anlagerung unterhalb der Kruste hindeuten.

Description: Diese Arbeit beschäftigt sich vor allem mit einem neuen Verfahren zur Abbildung von Leitfähigkeitsstrukturen. Mit der Propagation Number Analysis (PNA), die auf einen mathematischen Formalismus von Reilly [1979] zurück geht und die im Rahmen dieser Arbeit in einen physikalischen Kontext dargestellt wird, ist es möglich, die gesamte Tensor- Information in eine Widerstandsellipse zu transformieren. Sie gibt im übertragenen Sinn die Vorzugsrichtung der Ströme an und liefert somit ein Abbild der Leitfähigkeitsverteilung. Die graphische Präsentation fand bislang für transiente elektromagnetische Messungen Verwendung [Caldwell & Bibby, 1998], um einen wahren Widerstandstensor darzustellen. Die Widerstandsellipsen ergeben aufgrund von Geometrie und Farbkodierung flächenhaft ein Bild, in dem leitfähige Strukturen auch ohne Kenntnisse der MTTheorie erkennbar sind. Die dadurch gewonnenen Informationen lassen sich direkt mit der Geologie vergleichen oder für eine Modellierung nutzen.

Description: Nahezu alle metallischen Rohstoffe, die die Menschheit gegenwärtig benötigt, werden an Land gewonnen. Mit jedem Anstieg der Rohstoffpreise und der zunehmenden Nachfrage einer wachsenden Weltbevölkerung nach neuen Technologien, könnte es attraktiver werden, auch im Meer nach metallischen Rohstoffen zu suchen. Und der Bedarf für den Ausbau der E-Mobilität, die Energiewende und für die zunehmende Digitalisierung aller Lebensbereiche erhöht sich weiter. Die Europäische Union sieht mittlerweile die Versorgung mit 27 strategisch wichtigen Rohstoffen (2017) kritisch. Hierunter fallen beispielsweise Antimon, Germanium oder Kobalt. Die Folgen einer Rohstoffknappheit würden die deutsche Industrie besonders treffen, denn sie ist bei metallischen Rohstoffen nahezu komplett importabhängig. Stellen die Ozeane vor diesem Hintergrund eine attraktive Alternative für die Rohstoffbeschaffung dar? Dieser Frage wollen wir in unserem neuen ESKP-Themenspezial nachgehen. Die Erkundungen nach metallischen Rohstoffen in der Tiefsee sind voll im Gange: im Indischen Ozean, im Pazifik, auf alten Seerücken oder den Flanken submariner Vulkane. Insbesondere Kupfer, Kobalt und Nickel kommen in der Tiefsee in Mengen vor, die mit denen an Land vergleichbar sind. Der Run auf die Erkundungslizenzen hat bereits begonnen und die Unterwasserwelt wird nach und nach aufgeteilt, um den Tiefseebergbau voranzutreiben. So haben sich die Anträge bei der Internationalen Meeresbodenbehörde in den letzten fünf Jahren verdreifacht. Doch ist aus Umweltgesichtspunkten der Abbau metallischer Rohstoffe im Meer überhaupt vertretbar? Welche Auswirkungen auf die marinen Ökosysteme hätten riesige Trübungswolken am Meeresgrund? Wie ausgereift sind die Technologien für den Meeresbodenbergbau? Wie könnte ein zuverlässiges Umweltmonitoring in der Tiefsee aussehen? Wäre es besser nach Einsparmöglichkeiten an Land zu suchen und Alternativen zu erforschen? Viele durchaus strittige Fragen, die wir aus Sicht der Forschung beleuchten wollen.

Description: Der vorliegende Report fasst die wissenschaftlichen und technischen Arbeiten zur Steigerung der Produktivität von Thermalwasser in der Geothermie-Forschungsbohrung Groß Schönebeck 3/90 zusammen, die von 2002 bis 2004 durchgeführt wurden. Das Ziel des Projektes ist die Erschließung von heißen Wässern in tiefen Speichergesteinen, die sich zur Erzeugung von elektrischem Strom eignen. Dies erfordert die Bereitstellung einer kontinuierlichen Förderung heißer Tiefenwässer mit Temperaturen 〉 150 °C und Fließraten 〉 50 m³/h. In Tiefen mit Mindesttemperaturen um 150 °C ist die natürliche Permeabilität (Durchlässigkeit) der Gesteine jedoch nicht ausreichend. Die Gesteine müssen stimuliert werden, d. h. zu vorhandenen Rissen werden zusätzliche künstlich erzeugt, damit das Wasser ungehindert zirkulieren kann. Bereits vorliegende Erkenntnisse zur Erschließung und Charakterisierung der in weiten Regionen des Norddeutschen Sedimentbeckens in Tiefen von etwa 4000 bis 5000 Metern verbreiteten Speichertypen basieren größtenteils auf Erfahrungen der Erdöl- und Erdgasindustrie. Für die geothermische Nutzung sind diese jedoch nur eingeschränkt anwendbar, da bei der Erschließung von Kohlenwasserstoffen schon kleine Fließraten genügen. Daher liegt der Schlüssel zum Durchbruch der Geothermie in der Entwicklung effektiver Stimulationstechniken zur gezielten Produktivitätssteigerung geothermischer Reservoire. Die Geothermiebohrung Groß Schönebeck schließt geothermisch relevante Horizonte des Norddeutschen Beckens zwischen 3900 m und 4300 m in einem Temperaturniveau von etwa 150 °C auf. Diese Bohrung bietet derzeit die einzigartige Möglichkeit, die geothermische Nutzbarkeit unterschiedlicher Gesteinsformationen des Rotliegenden vertiefend zu untersuchen: die Vulkanite an der Basis und den darüber liegenden Sandstein. Experimente zur Erhöhung der Zuflussrate von heißen Wässern aus Sandsteinformationen durch hydraulische Stimulation konnten bereits erfolgreich durchgeführt werden (siehe Berichte zu den Projekten BEO 0327063 und ZIP 0327063C). Die erzielten Fließraten reichten jedoch für eine wirtschaftliche Elektrizitätserzeugung noch nicht aus. Daher wurden die Sandsteinformationen gemeinsam mit darunter liegenden Vulkaniten durch neu konzipierte Stimulationsverfahren erschlossen. Die angewendeten Methoden gleichen den vorhergehenden Projekten, wo durch hydraulisches Pumpen zusätzliche Risse im Gestein geschaffen werden. Bei entsprechender Produktionssteigerung von heißen Wässern aus dem Untergrund ist als anschließender Schritt eine zweite Bohrung geplant, mit der ein Förder- und Versenkkreislauf hergestellt werden kann. Ein geothermisches Kraftwerk vervollständigt die Installation. Da im Sedimentbecken von den Niederlanden über Norddeutschland bis nach Polen ähnliche geologische Verhältnisse vorliegen, haben die Ergebnisse aus der Bohrung Groß Schönebeck Pioniercharakter. Der Lern- und Anwendungseffekt aus den Experimenten kann unter diesem Aspekt als besonders beachtenswert eingestuft werden.

Description: For identification of the impact of salt-free and soured fluids injected for hydraulic stimulation on the about 4,000 m deep Rotliegend sandstones, cross-flow tests were carried out in combination with petrographic and fluid-chemical investigations. As a consequence of the swelling and the potential mobilisation of the clay minerals, a reduction of the permeability was expected. However, the test did not produce any significant change of the permeability for the cross-flow of differently conditioned waters under modified p/T conditions. But there could be proven the mobilisation of heavy metals and the solution of carbonate cement. As these cement minerals form a small fraction only in the total rock and due to their uneven distribution, no damage of the aquifer has to be expected. A local transport of finest particles could be observed which is probably connected with the carbonate solution. In case of suddenly increasing pore pressures, there is a risk of particle discharge, so that damaging of the pore reservoir cannot be excluded due to this small-scale transport of particles.

Description: The work contained in this thesis considers deformations of the Earth, which are produced by the loads of the last ice-age glacial sheets. The forces the Earth sets against the surface loads are the buoyancy force of the Earth's mantle and the opposing force by the elastic flexure of the lithosphere. Because the time scale of the ice-age of some 100,000 years is short with respect to geological time scales, the viscoelastic behaviour of the Earth has to be considered. Viscoelasticity results in a retarded response of the Earth, which is observed as postglacial uplift in previously glaciated regions, 8,000 years after deglaciation. To model the buoyancy of the Earth's mantle, often a viscous incompressible fluid of homogeneous density is assumed. More recent studies consider also compressibility of the mantle material, but keep the homogeneous density. This results in an inconsistent reference state, because the self compression due to hydrostatic pressure is neglected. These models are discussed here, and the problems are shown, which arise from the description of the field equations for a viscoelastic compressible gravitating continuum in a half-space geometry. The opposing force by the elastic flexure of the lithosphere is determined by the flexural rigidity of the lithospheric plate. If we consider viscoelastic layers in the lithosphere, the flexural rigidity is reduced. Therefore, the overall thickness of a viscoelastic layered lithosphere is much larger than its effective elastic thickness deduced from assuming one elastic plate. Consequently the effective elastic thickness looses its merit for assessing the lithosphere thickness. We show, how strong effective elastic thickness and lithosphere thickness may differ, in which way the viscoelastic structure of the Earth influences this difference for glacial loads and which consequences arise for the lithospheric stress state.

Description: Was ist Fernerkundung? Was sehen Satelliten? Und wie können optische Satellitendaten genutzt werden? Diese Fragen und mehr beantwortet das erste Dokument aus der Reihe SAPIENS: Satellitendaten für Planung, Industrie, Energiewirtschaft und Naturschutz. Wir geben eine kurze Einführung in die Fernerkundung mit vielen weiterführenden Weblinks und Anwendungsbeispielen.

Description: Wie können Satellitendaten, genauer gesagt Sentinel Daten des europäischen Erdbeobachtungprogramms Copernicus, im Bereich Umweltmonitoring unterstützend angewandt werden? Und wie können Umweltbehörden diese Erkenntnisse nutzen? Neben diesen beiden Fragen stehen sowohl die Anwendung unterschiedlicher Bandkombinationen und Indizes, als auch unzählige Beispiele aus der Praxis im Mittelpunkt der Schulungsreihe "Framework Partnership Agreement on Copernicus User Uptake - Copernicus für Umweltbehörden". Das erste Dokument dieser Reihe bietet eine Schritt für Schritt Anleitung zur Analyse der Pflanzenvitalität in Naturschutzgebieten. Mithilfe von Sentinel-2 Daten und dem Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) analysieren wir die (vitalitäts-bezogenen) Auswirkungen eines Dürreereignisses auf unterschiedliche terrestrische Naturschutzgebiete.

Description: Wie können Satellitendaten, genauer gesagt Sentinel Daten des europäischen Erdbeobachtungprogramms Copernicus, im Bereich Umweltmonitoring unterstützend angewandt werden? Und wie können Umweltbehörden diese Erkenntnisse nutzen? Neben diesen beiden Fragen stehen sowohl die Anwendung unterschiedlicher Bandkombinationen und Indizes, als auch unzählige Beispiele aus der Praxis im Mittelpunkt der Schulungsreihe "Framework Partnership Agreement on Copernicus User Uptake - Copernicus für Umweltbehörden". Das zweite Dokument dieser Reihe bietet eine Schritt für Schritt Anleitung für die Analyse eines 5-jährlichen Hochwasserereignisses am Rhein. Mithilfe von Sentinel-2 Daten, dem Normalised Difference Water Index (NDWI) und Landnutzungsinformationen ermitteln wir Überschwemmungsflächen und identifizieren die betroffenen Landnutzungsarten.

Description: Very long baseline interferometry (VLBI) is one of the fundamental space geodetic techniques. Important goals for the next generation of VLBI technology are continuous operations as well as automated data processing. For this reason, it is necessary to introduce real time capable parameter estimation algorithms, such as Kalman filters, to VLBI data analysis. In this study, such a filter was implemented in the VLBI software VieVS@GFZ, and several aspects related to VLBI data processing were investigated. Within the corresponding module VIE_KAL it is possible, for example, to estimate all parameters important in VLBI analysis, adapt their stochastic models, flexibly define the datum, integrate external data, as well as extract datum free normal equations. The foci of the investigations were on the effects of the troposphere, the most important error source in VLBI analysis, and on the determination of station positions, which are of great importance in geodesy. For the stochastic model of the tropospheric delays, station- and timedependent differences were considered. In comparisons with tropospheric parameters from GNSS, water vapor radiometers and numerical weather models, the Kalman filter solution yielded 5 to 15% smaller differences than a least squares solution based on the same models and VLBI data. Also in the case of estimated station coordinates, the Kalman filter solution exhibited better baseline length and station coordinate repeatabilities. The application of station-based process noise led to additional improvements. Furthermore, the Kalman filter was used to estimate subdaily station coordinate variations caused by tidal and loading effects. Finally, the findings were used to determine Kalman-filter-based global terrestrial reference frames (TRFs). For the stochastic model of the coordinate variations of particular stations, loading deformation time series were utilized. The non-deterministic approach of the Kalman filter allowed the consideration of non-linear station movement, for example, due to irregular seasonal effects or post-seismic deformations. In comparisons with a VLBI TRF solution from a classical adjustment and ITRF2008, a good agreement in terms of transformation parameters and station velocities was achieved. The findings from testing different options related to the parameterization and to the stochastic model will help to improve future reference frames.

Description: Der Satellit CHAMP, gestartet im Jahre 2000, kann als ein überaus erfolgreiches wissenschaftliches Projekt der vergangenen Dekade angesehen werden, Vorbild und herausragend mit seinem Beitrag zum Verständnis des Systems Erde.

Description: Im GFZ-Journal „System Erde“ berichten wir über die vielen Facetten unserer Arbeit. Das Journal richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik sowie insbesondere an die interessierte Öffentlichkeit.

Description: Megacities as challenge for interdisciplinary research: the "Risk Habitat Megacity" research initiative / Dirk Heinrichs, Kerstin Krellenberg. - Mega-urban societies at risk / Frauke Kraas, Carsten Butsch. - Megacity Istanbul: earthquake risk and early warning in a megacity / Stefano Parolai, Jochen Zschau, Claus Milkereit, Matteo Picozzi, Angelo Strollo. - Neapel in der Zange / Thomas Walter